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Lixiviación

Lixiviación
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La lixiviación es un proceso químico en la minería para extraer minerales valiosos del mineral. La lixiviación también tiene lugar en la naturaleza, donde las rocas se disuelven por el agua. Después de la lixiviación, las rocas se quedan con una proporción menor de minerales de lo que originalmente contenían. El proceso de lixiviación en la minería se lleva a cabo como lixiviación en pilas o insitu lixiviación.

Los metales preciosos como el oro se extraen de sus minerales mediante un proceso de lixiviación de cianuro o ozono. Los metales radiactivos, como el uranio, se extraen mediante el proceso de lixiviación ácida. La elección del método de lixiviación apropiado para la extracción de metales se realiza en función de la viabilidad económica y ambiental.

Métodos de aprovechamiento de minerales en la minería

El objetivo principal de la minería es suministrar crudo materiales para usuarios intermedios, extraídos de depósitos de mineral en la corteza terrestre, utilizando la excavación aplicable y los procesos de enriquecimiento de mineral con operaciones de ingeniería económicamente viables y ambientalmente racionales.

En una operación típica de extracción de mineral de metal,los minerales son excavados selectivamente a cielo abierto o trabajo subterráneo, triturado y molido para un tratamiento posterior en unidades de beneficio de mineral para enriquecimiento y / o producción de metales y compuestos metálicos.

Hay varias preparaciones de minerales disponibles en la práctica minera basado en procesos físicos, químicos y de fundición.

  • Concentración
    • Concentración por gravedad (Medios pesados ​​/ densos, tablas de sacudidas, Separadores en espiral)
    • Separación Electrostática
    • Separación magnética
    • Flotación
  • Hidrometalurgia
    • Lixiviación
    • Electrólisis
    • Precipitación (cementación)
  • Pirometalurgia
    • Calcinando
    • Fundición
    • Refinación

Todos estos procesos requieren trituración y / o molienda / fresado para la liberación de partículas minerales de interés para la aplicación eficiente de procesos apropiados de beneficio.

La selección de una tecnología de beneficio se basa en la viabilidad económica que directamente depende de:

  • tipo de mineral (es decir, óxido o sulfuro),
  • composición del mineral, características del mineral
  • reservas y grado promedio del mineral.

Lixiviación en el medio ambiente

El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

El agua en la naturaleza también crea un medio para compuestos metálicos no solubles, en presencia de oxígeno, convirtiéndolos en sales más solubles que se disuelven en los líquidos generados. En presencia de sulfuros de hierro, este proceso de oxidación se potencia por la actividad biológica natural (biooxidación) en condiciones ácidas.

La lixiviación es proceso físico-químico donde los minerales en masas rocosas pasan por disolución bajo agua percolante y reacciones de intercambio anión / catión para generar sales metálicas en fase soluto / coloide que migran y se acumulan bajo fuerzas hidrológicas. Dependiendo de presencia de pirita (FeS) o pirrotita (Fe1-xS) y condiciones ácidas / alcalinas, el proceso biológico de hierro y la oxidación de azufre por ciertas bacterias naturales también puede catalizar el proceso de lixiviación.

Los depósitos de mineral laterítico, los principales recursos de aluminio, níquel, platino, cobalto y algo de oro,
están claros evidencia del proceso de lixiviación natural en curso a través de tiempos geológicos.

La lixiviación es el segundo paso fundamental después de la modificación física (fraccionamiento bajo temperatura extrema cambios y fuerzas de erosión) en el ciclo de meteorización de la roca al suelo tiene lugar en la naturaleza bajo condiciones de presión atmosférica.

Del mismo modo, la lixiviación es también un proceso natural importante que se produce a profundidades en la evolución de los depósitos minerales de origen hidrotermal. Los depósitos de mineral hidrotermal son producto de complejos procesos de interacción química que involucran fluidos hidrotermales y gases con las rocas huéspedes; es decir, una “lixiviación natural a alta temperatura y presión” seguida de un proceso de enfriamiento en una escala de tiempo geológica.

Agentes lixiviantes utilizados en la minería

Los objetivos principales de los procesos de lixiviación aplicados en la minería son los de disolución selectiva de los metales de interés, contenidos en los minerales, segregar la solución cargada (gestante) de sólidos y recuperar los metales disponibles en compuestos metálicos o en formas metálicas a través de tratamientos hidrometalúrgicos adicionales.

Los lixiviantes son soluciones químicas utilizadas en la extracción de lixiviación para mejorar la disolución de metales en minerales. El ácido sulfúrico y las sales de cianuro son los lixiviantes más comunes utilizados en los procesos de lixiviación en pilas o tanques aplicados bajo condiciones atmosféricas. La tiourea y el tiosulfato también son conocidos como lixiviantes para el cobre y los minerales de oro; sin embargo, no se utilizan en la práctica minera mundial por sus problemas más complejos de gestión de productos químicos y las preocupaciones ambientales. Actualmente, no está demostrado el éxito en las aplicaciones de estos lixivantes a escala industrial que pueden considerarse dentro del contexto de las Mejores Técnicas Disponibles (MTD).

Técnicas de Lixiviación utilizadas en minería

La comprensión del mecanismo de lixiviación natural ha conducido a descubrimientos y desarrollos en las modernas técnicas de hidrometalurgia utilizadas en el aprovechamiento de minerales de baja ley. Las técnicas empleadas en las modernas tecnologías de lixiviación imitan los procesos de lixiviación que se producen de manera natural bajo condiciones operativas optimizadas para una mejor productividad.

Lixiviación de vertederos

Es una técnica; donde, en general, los vertederos de mineral de cobre sulfuroso se mojan con agua y / o ácido sulfúrico como lixiviante para lixiviar las sales de cobre. La aplicación de esta técnica debe ser en sitios preparados. La aplicación a sitios  no preparados ha sido descontinuada debido a preocupaciones ambientales e ineficiencias en la recuperación de la solución de cobre.

Lixiviación en pilas

La tecnología de lixiviación en pilas está encontrando una aplicación cada vez más extendida para recuperar los valores de los minerales de baja ley, especialmente en la industria del oro y el cobre. El atractivo particular del proceso es la recuperación de bajo costo del metal objetivo en el sitio sin la necesidad de una trituración intensiva de energía, siempre que el proceso se pueda combinar con una tecnología de recuperación de solución selectiva (por ejemplo, extracción con disolvente). Sin embargo, esto se contrasta con la recuperación a menudo lenta e ineficiente, y problemas técnicos tales como la mala permeabilidad del montón y la estabilidad posterior al cierre. Este documento ofrece una visión global de los principios de la lixiviación en pilas, ofrece un análisis crítico de la viabilidad económica del proceso y cómo ciertos inconvenientes técnicos de la tecnología afectan esto, así como también proporciona una breve descripción de las aplicaciones futuras y potenciales futuras de la tecnología. tecnología.

Proceso de Lixiviación en Pilas
Proceso de Lixiviación en Pilas. Imagen tomada de hidrometalurgiasonmx

La lixiviación en pilas de minerales de oro y plata se lleva a cabo en aproximadamente 120 minas en todo el mundo. La lixiviación en pilas es uno de varios métodos de procesos alternativos para tratar minerales de metales preciosos, y se selecciona principalmente para aprovechar su bajo costo de capital en comparación con otros métodos. La lixiviación en pilas para la plata se lleva a cabo utilizando los mismos principios y prácticas de operación que para el oro, pero las operaciones de lixiviación en pilas producen solo una pequeña fracción de la producción mundial de plata.

Un poco de historia

La lixiviación en pilas se había convertido en una práctica bastante sofisticada hace al menos 500 años. Georgius Agricola, en su libro De Re Metallica (publicado en 1557) ilustra una lixiviación en pilas con un ciclo de lixiviación de 40 días, que podría pasar de muchas maneras por una lixiviación de pila moderna. La lixiviación de pila de Agricola recuperó aluminio (en realidad alumbre) para su uso en la industria de teñido de telas. El lixiviado del cobre y el vertido en el sur de España eran comunes hacia 1700. La lixiviación en pilas de oro y plata comenzó con la primera lixiviación de pilas de Cortez en 1969.

Tanque de lixiviación

La técnica de tanque de lixiviación, también conocida como lixiviación de reactores, consiste en disolver minerales solubles de un mineral sólido o concentrado en recipientes especialmente diseñados. La lixiviación de tanques es uno de varios métodos de lixiviación.

Procedimiento

El mineral o concentrado se alimenta en forma de pasta o pulpa al tanque de lixiviación, donde se mezcla con un lixiviante, generalmente una solución acuosa, que actúa como solvente. La duración de la operación de lixiviación puede variar desde horas hasta 5 días, el último tiempo de retención es normal cuandolos concentrados refractarios de oro se bioxidan.

La lixiviación de tanques se puede realizar como un proceso por lotes, pero normalmente se opera como un proceso continuo. La lixiviación generalmente se lleva a cabo en una serie de tanques. En un reactor de tanque agitado continuo (CSTR), la lixiviación en serie es simultánea, es decir, se bombea una pulpa de mineral / concentrado y reactivos de lixiviación al primer reactor y luego se deja fluir a los siguientes tanques en la serie de reactor. En el caso de la lixiviación de sulfuro como en las operaciones de biolixiviación, se necesita aireación y se logra soplando aire bajo el agitador.

Para obtener una buena mezcla en los reactores, normalmente se usan agitadores de hélice con bombeo hacia abajo y para evitar la formación de vórtices se colocan deflectores con un ancho de 1/12 de diámetro del tanque simétricamente en el reactor.

Lixiviación a presión

La lixiviación a presión es una opción para la recuperación de cobre a partir de la calcopirita. La lixiviación tiene lugar a altas temperaturas y presiones en presencia de un agente oxidante El rendimiento de la presión los circuitos de lixiviación pueden mejorarse optimizando la configuración de autoclaves y el método de eliminación de calor. Se puede lograr por creando un modelo de autoclave que combina balances de masa, energía saldos y saldos de población. Un circuito de caja base que consiste en
Se eligió un solo autoclave, y este caso base se comparó con opciones para aumentar la capacidad agregando más autoclaves al circuito.

Estas opciones de aumento de capacidad incluyen circuitos en los que el autoclave se agrega en paralelo, en serie, y en serie con engrosamiento entre los dos autoclaves. La extracción de cobre, la productividad y
los requisitos de enfriamiento para estas opciones se comparan. El circuito de serie con engrosamiento interestatal tiene la mayor extracción y productividad; sin embargo, el servicio de enfriamiento en el primer autoclave es alto. Además de comparando opciones de circuito, tres opciones para la eliminación de calor fueron investigado: serpentines de enfriamiento, agua de enfriamiento y reciclaje de flash. El flash La opción de reciclaje da como resultado la extracción de cobre más alta y el enfriamiento opción de agua la menor extracción de cobre.

Lixiviación in situ

La lixiviación in situ también conocida o extracción por disolución es una de las dos métodos primarios de extracción que actualmente se usan para obtener uranio de subterráneo. El método ISR se usa para recuperar uranio, pero también se puede usar para extrae varios otros metales como níquel, cobre y oro, donde otros mineros y los métodos de molienda pueden ser demasiado costosos o perjudiciales para el medioambiente.
El proceso es una opción atractiva para los mineros debido a sus bajos costos operativos, generalmente un menor impacto ambiental y un tiempo de preparación relativamente corto.

Imagen de Lixiviacion in situ
Proceso de la operación de Lixiviación in situ. Adaptado de Pannier (2009)

Referencias

CRUNDWELL , F.K. 1994. Mathematical modelling of batch and continuous bacterial leaching.
The Chemical Engineering Journal, vol. 54. pp. 207–220

F. Saloojee
Optimization of circuits for pressure leaching of sulphide ores and concentrates

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